材料科学基础5-二元相图分析.ppt
文本预览下载声明
第四节 二元包晶相图及合金凝固 2 平衡结晶过程及其组织 (1)包晶合金的结晶 结晶过程:包晶线以下,L, α对β过饱和-界面生成β-三相间存在浓度梯度-扩散-β长大-全部转变为β。室温组织:β或β+αⅡ。 * 第四节 二元包晶相图及合金凝固 2 平衡结晶过程及其组织 (1)包晶合金的结晶 结晶过程:包晶线以下,L, α对β过饱和-界面生成β-三相间存在浓度梯度-扩散-β长大-全部转变为β。室温组织β+αⅡ。 第四节 二元包晶相图及合金凝固 2 平衡结晶过程及其组织 ? (2)成分在d-p之间合金的结晶 结晶过程:α剩余(量的计算); 室温组织:α+β+αⅡ+βⅡ。 第四节 二元包晶相图及合金凝固 2 平衡结晶过程及其组织 * * * 第4章 二元相图 相图表示组成合金的相随成分和温度变化的规律。根据相图可确定不同成分的材料在不同温度下组成相的种类、相对量、成分。 第一节 相图的基本知识 1 相图的表示与建立 (1)状态与成分表示法 状态表示:温度-成分坐标系, 坐标系中的点-表象点。 成分表示:质量分数或摩尔分数。 第一节 相图的基本知识 1 相图的表示与建立 (2)相图的建立 方法:实验法和计算法。 过程:配制合金-测冷却曲线-确定转变温度 -填入坐标-绘出曲线。 相图结构(匀晶):两点、两线、三区。 第一节 相图的基本知识 3 相律 (1)相律:热力学平衡条件下,系统的组元数、相数和自由度数之间的关系。 (2)表达式:f=c-p+2; 压力一定时,f=c-p+1。 (3)应用:可确定系统中可能存在的最多平衡相数,如单元系2个,二元系3个。可以解释纯金属与二元合金的结晶差别。纯金属结晶恒温进行,二元合金变温进行。 第一节 相图的基本知识 3 杠杆定律 (1)平衡相成分的确定(根据相律,若温度一定,则自由度为0,平衡相成分随之确定。) (2)数值确定:直接测量计算或投影到成分轴测量计算。 (3)注意:只适用于两相区;三点(支点和端点)要选准。 成分及其变化过程和规律,合金的成分与相的成分 第二节 二元匀晶相图 1 匀晶相图及其分析 (1)匀晶转变:由液相直接结晶出单相固溶体的转变。 (2)匀晶相图:具有匀晶转变特征的相图。 (两组元在液态和固态都无限互溶) 第二节 二元匀晶相图 2 固溶体合金的平衡结晶 (1)平衡结晶:每个时刻都能达到平衡的结晶过程。 (2)平衡结晶过程分析 第二节 二元匀晶相图 2 固溶体合金的平衡结晶 ① 冷却曲线:温度-时间曲线; ② 相(组织)与相变(各温区相的类型、相变反应式,杠杆定律应用); ③ 组织示意图; ④ 成分均匀化:每时刻结晶出的固溶体的成分不同。 第二节 二元匀晶相图 3 固溶体的不平衡结晶 (1)原因:冷速快(假设液相成分均匀、固相成分不均匀)。 (2)结晶过程特点:固相成分按平均成分线变化(但每一时刻符合相图);结晶的温度范围增大;组织多为树枝状。 (3)成分偏析:晶内偏析:一个晶粒内部化学成分不均匀现象。枝晶偏析:树枝晶的枝干和枝间化学成分不均匀的现象。消除:扩散退火,在低于固相线温度长时间保温。 第二节 二元匀晶相图 4 稳态凝固时的溶质分布 (1)稳态凝固:从液固界面输出溶质速度等于溶质从边界层扩散出去速度的凝固过程。 (2)平衡分配系数:在一定温度下,固、液两平衡相中溶质浓度的比值。 k0=Cs/Cl 第二节 二元匀晶相图 4 稳态凝固时的溶质分布 (3)溶质分布 a. 冷却速度无限慢→有扩散和对流→液、固相内溶质完全混合(平衡凝固)。 b. 冷却速度非常慢→有扩散和对流→固相不混合、液相完全混合。 c. 冷却速度很大→仅有扩散→固相不混合、液相完全不混合。 第二节 二元匀晶相图 5 成分过冷及其对晶体生长形态的影响 (1)成分过冷:由成分变化与际温度分布共同决定的过冷。 (2)形成:界面溶质浓度从高到低→液相线温度从低到高。 (图示:溶质分布曲线→匀晶相图→ 液相线温度分布曲线→实际温度分布曲线→成分过冷区。) 第二节 二元匀晶相图 5 成分过冷及对生长形态的影响 (3)成分过冷形成的条件和影响因素 条件:G/RmC0(1-k0)/Dk0 合金固有参数:m(液相线斜率), k0; 实验可控参数:G(温度梯度), R(凝固速度)。 (4)成分过冷对生长形态的影响 (正温度梯度下)G越小,成分过冷 越大-生长形态:平面状-胞状-树枝状。 第二节 二元匀晶相图 第二节 二元匀
显示全部